بعد الإعلان بصوت عالٍ عن حوادث تتعلق بصواريخ بروتون الروسية ، يمكن للمرء أن يقول إنه أصبح من غير اللائق الكتابة عن الوضع الحقيقي في صناعة الفضاء. ومع ذلك ، فإن برنامج الفضاء الروسي لا يتعلق فقط بحوادث وكوارث الأقمار الصناعية والمحطات الفضائية ، بل هو أيضًا مشاريع مدهشة حقًا واعدة جدًا وتجتاز مسار تصميمها بنجاح. وسيركز على نظام الصواريخ والفضاء القابل لإعادة الاستخدام (MRKS-1) ، والتي بدأت اختبارات نموذجية لها في TsAGI.
منذ وقت ليس ببعيد ، نشر المركز الصحفي TsAGI صورة لهذا النموذج. يذكر مظهره العديد من المركبات الفضائية التي يمكن إعادة استخدامها ، مثل مكوك الفضاء الأمريكي أو "بوران". لكن التشابه الخارجي ، كما هو الحال غالبًا في الحياة ، خادع. MKRS-1 هو نظام مختلف تمامًا. إنه يطبق أيديولوجية مختلفة اختلافًا جذريًا ، والتي تختلف نوعياً عن جميع مشاريع الفضاء السابقة التي تم تنفيذها. في جوهرها ، إنها مركبة إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام.
مشروع MRKS-1 عبارة عن مركبة إطلاق عمودية قابلة لإعادة الاستخدام جزئيًا تعتمد على المرحلة الأولى من الرحلة البحرية القابلة لإعادة الاستخدام ، والكتل الداعمة والمراحل الثانية التي يمكن التخلص منها. يتم تنفيذ المرحلة الأولى وفقًا لمخطط الطائرة ويمكن عكسها. يعود إلى منطقة الإطلاق في وضع الطائرة ويقوم بهبوط أفقي في مطارات الدرجة الأولى. سيتم تجهيز الكتلة المجنحة القابلة لإعادة الاستخدام في المرحلة الأولى من نظام الصواريخ بمحركات صاروخية تعمل بالوقود السائل (LPRE) قابلة لإعادة الاستخدام.
حاليا ، مركز الدولة للبحوث والإنتاج سميت باسم Khrunichev والتصميم والتطوير وأعمال البحث على تطوير وإثبات المظهر الفني ، بالإضافة إلى الخصائص التقنية لنظام الصواريخ والفضاء القابل لإعادة الاستخدام ، على قدم وساق. يتم إنشاء هذا النظام في إطار برنامج الفضاء الفيدرالي بالتعاون مع العديد من المؤسسات ذات الصلة.
ومع ذلك ، فلنتحدث قليلا عن التاريخ. يشتمل الجيل الأول من المركبات الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام على 5 مركبات فضائية من نوع مكوك الفضاء ، بالإضافة إلى العديد من التطورات المحلية لسلسلة BOR و Buran. في هذه المشاريع ، حاول كل من الأمريكيين والمتخصصين السوفييت بناء مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام بنفسها (المرحلة الأخيرة ، والتي يتم إطلاقها مباشرة في الفضاء). كانت أهداف هذه البرامج على النحو التالي: عودة كمية كبيرة من الحمولات من الفضاء ، وتقليل تكلفة إطلاق حمولة في الفضاء ، والحفاظ على المركبات الفضائية باهظة الثمن والمعقدة للاستخدام المتكرر ، والقدرة على القيام بعمليات إطلاق متكررة لمرحلة قابلة لإعادة الاستخدام.
ومع ذلك ، لم يكن الجيل الأول من أنظمة الفضاء القابلة لإعادة الاستخدام قادرًا على حل مشكلاتهم بمستوى كافٍ من الكفاءة. تبين أن تكلفة الوحدة للوصول إلى الفضاء أعلى بثلاث مرات تقريبًا من تكلفة الصواريخ العادية أحادية الاستخدام. في الوقت نفسه ، لم تزد عودة الحمولات من الفضاء بشكل كبير. في الوقت نفسه ، تبين أن مورد استخدام المراحل القابلة لإعادة الاستخدام كان أقل بكثير من الموارد المحسوبة ، والتي لم تسمح باستخدام هذه السفن في جدول زمني ضيق لعمليات الإطلاق الفضائية.نتيجة لذلك ، في هذه الأيام ، يتم تسليم كل من الأقمار الصناعية ورواد الفضاء إلى مدار قريب من الأرض باستخدام أنظمة الصواريخ التي يمكن التخلص منها. ولا يوجد شيء على الإطلاق لإعادة معدات ومركبات باهظة الثمن من مدار قريب من الأرض. فقط الأمريكيون صنعوا لأنفسهم سفينة أوتوماتيكية صغيرة X-37B ، تم تصميمها للاحتياجات العسكرية ولديها حمولة أقل من 1 طن. من الواضح للجميع أن الأنظمة الحديثة القابلة لإعادة الاستخدام يجب أن تكون مختلفة نوعياً عن ممثلي الجيل الأول.
في روسيا ، يجري العمل على العديد من أنظمة الفضاء القابلة لإعادة الاستخدام في وقت واحد. ومع ذلك ، من الواضح أن أكثر الأشياء الواعدة سيكون ما يسمى بنظام الفضاء الجوي. من الناحية المثالية ، تقلع المركبة الفضائية من مطار مثل طائرة عادية ، وتدخل مدارًا أرضيًا منخفضًا وتعود مرة أخرى ، وتستهلك الوقود فقط. ومع ذلك ، هذا هو الخيار الأصعب الذي يتطلب الكثير من الحلول التقنية والبحث الأولي. لا يمكن تنفيذ هذا الخيار بسرعة من قبل أي دولة حديثة. على الرغم من أن روسيا لديها احتياطي علمي وتقني كبير إلى حد ما لمشاريع من هذا النوع. على سبيل المثال ، "طائرة الفضاء" Tu-2000 ، والتي لديها دراسة مفصلة إلى حد ما. تم إعاقة تنفيذ هذا المشروع في وقت واحد بسبب نقص التمويل بعد انهيار الاتحاد السوفيتي في التسعينيات ، فضلاً عن عدم وجود عدد من المكونات الهامة والمعقدة.
هناك أيضًا نسخة وسيطة ، حيث يتكون النظام الفضائي من مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام ومرحلة معززة قابلة لإعادة الاستخدام. تم تنفيذ العمل على مثل هذه الأنظمة مرة أخرى في الاتحاد السوفياتي ، على سبيل المثال ، نظام Spiral. هناك أيضا الكثير من التطورات الأحدث. ولكن حتى هذا المخطط لنظام الفضاء القابل لإعادة الاستخدام يفترض مسبقًا دورة طويلة من أعمال التصميم والبحث في العديد من المجالات.
لذلك ، ينصب التركيز الرئيسي في روسيا على برنامج MRKS-1. يرمز هذا البرنامج إلى المرحلة الأولى من نظام الصواريخ والفضاء القابل لإعادة الاستخدام. على الرغم من هذه "المرحلة الأولى" ، فإن النظام الذي تم إنشاؤه سيكون فعالاً للغاية. إنه فقط في إطار برنامج عام كبير إلى حد ما لإنشاء أحدث أنظمة الفضاء ، فإن هذا البرنامج لديه أقرب المواعيد النهائية لتنفيذه النهائي.
سيكون النظام الذي يقترحه مشروع MRKS-1 من مرحلتين. الغرض الرئيسي منه هو إطلاق أي مركبة فضائية (نقل ، مأهولة ، أوتوماتيكي) إلى مدار قريب من الأرض ، يصل وزنها إلى 25-35 طنًا ، سواء الموجودة بالفعل أو في طور الإنشاء. وزن الحمولة الموضوعة في المدار أكبر من وزن البروتونات. ومع ذلك ، فإن الاختلاف الأساسي عن الصواريخ الحاملة الحالية سيكون مختلفًا. لن يتم التخلص من نظام MRKS-1. لن تحترق مرحلتها الأولى في الغلاف الجوي أو تسقط على الأرض في شكل مجموعة من الحطام. بعد تسريع المرحلة الثانية (لمرة واحدة) والحمولة ، ستهبط المرحلة الأولى ، مثل مكوكات الفضاء في القرن العشرين. اليوم ، هذه هي الطريقة الواعدة لتطوير أنظمة النقل الفضائي.
من الناحية العملية ، يعد هذا المشروع تحديثًا تدريجيًا لمركبة إطلاق Angara أحادية الاستخدام التي يتم إنشاؤها حاليًا. في الواقع ، وُلد مشروع MRKS-1 نفسه كتطور إضافي لـ GKNPTs im. خرونيتشيف ، حيث تم ، بالتعاون مع منظمة Molniya غير الحكومية ، إنشاء معزز المرحلة الأولى القابل لإعادة الاستخدام لمركبة إطلاق Angara ، والتي حصلت على تسمية Baikal (لأول مرة ، تم عرض نموذج Baikal في MAKS-2001). استخدم بايكال نفس نظام التحكم الآلي الذي سمح لمكوك الفضاء السوفيتي بوران بالتحليق دون وجود طاقم على متنه.يوفر هذا النظام الدعم للرحلة في جميع مراحلها - من لحظة الإطلاق إلى هبوط السيارة في المطار ، سيتم تكييف هذا النظام مع MRKS-1.
على عكس مشروع بايكال ، لن يكون لدى MRKS-1 طائرات قابلة للطي (أجنحة) ، ولكن طائرات مثبتة بشكل صارم. سيقلل هذا الحل التقني من احتمالية حدوث حالات طارئة عندما تدخل السيارة في مسار الهبوط. لكن التصميم الذي تم اختباره مؤخرًا للمُسرِّع القابل لإعادة الاستخدام سيظل يخضع للتغييرات. كما أشار سيرجي دروزدوف ، رئيس قسم الديناميكا الهوائية للطائرات عالية السرعة في TsAGI ، فإن المتخصصين "فوجئوا بالتدفقات الحرارية العالية في قسم مركز الجناح ، والتي ستؤدي بلا شك إلى تغيير في تصميم الطائرة". في الفترة من سبتمبر إلى أكتوبر من هذا العام ، ستخضع طرازات MRKS-1 لسلسلة من الاختبارات في أنفاق الرياح فوق الصوتية وفوق سرعة الصوت.
في المرحلة الثانية من تنفيذ هذا البرنامج ، من المخطط جعل المرحلة الثانية قابلة لإعادة الاستخدام ، ويجب أن تنمو كتلة الحمولة التي سيتم إطلاقها في الفضاء إلى 60 طنًا. ولكن حتى تطوير مسرّع قابل لإعادة الاستخدام للمرحلة الأولى فقط هو بالفعل اختراق حقيقي في تطوير أنظمة النقل الفضائي الحديثة. والأهم من ذلك أن روسيا تتجه نحو هذا الاختراق ، مع الحفاظ على مكانتها كواحدة من القوى الفضائية الرائدة في العالم.
اليوم ، تعتبر MRKS-1 مركبة عالمية متعددة الأغراض مخصصة لإطلاق المركبات الفضائية والحمولات المختلفة والسفن المأهولة وسفن الشحن في مدار قريب من الأرض ، وسفن الشحن المأهولة في إطار برامج استكشاف البشرية للفضاء القريب من الأرض ، واستكشاف الفضاء. القمر والمريخ ، وكذلك الكواكب الأخرى في نظامنا الشمسي …
يتضمن تكوين MRKS-1 وحدة صاروخية قابلة لإعادة الاستخدام (VRB) ، وهي عبارة عن معزز قابل لإعادة الاستخدام للمرحلة الأولى ، ومُعزز للمرحلة الثانية لمرة واحدة ، بالإضافة إلى رأس حربي فضائي (RGC). VRB والمرحلة II مسرع مع بعضهما البعض في مخطط دفعي. يُقترح بناء تعديلات على MRCS بسعة حمل مختلفة (كتلة الشحنة التي يتم تسليمها إلى مدار مرجعي منخفض من 20 إلى 60 طنًا) ، مع مراعاة مسرعات المرحلة الأولى والثانية الموحدة باستخدام مجمع أرضي واحد. سيسمح ذلك على المدى الطويل بضمان انخفاض في كثافة اليد العاملة في العمل الفني ، والحد الأقصى للإنتاج التسلسلي وإمكانية تطوير عائلة فعالة اقتصاديًا من حاملات الفضاء على أساس الوحدات الأساسية.
تطوير وبناء عائلة MRKS-1 ذات القدرة الاستيعابية المختلفة بناءً على مراحل موحدة يمكن التخلص منها وقابلة لإعادة الاستخدام ، والتي ستلبي متطلبات أنظمة النقل الفضائي المتقدمة ، وتكون قادرة على حل مهام إطلاق كائنات فضائية فريدة باهظة الثمن وأخرى متسلسلة باستخدام كفاءة وموثوقية عالية للغاية.يمكن أن تصبح المركبات الفضائية بديلاً خطيرًا للغاية في عدد من مركبات الإطلاق الجديدة التي ستعمل لفترة طويلة في القرن الحادي والعشرين.
في الوقت الحالي ، تمكن متخصصو TsAGI بالفعل من تقييم التعددية المنطقية لاستخدام المرحلة الأولى من MRKS-1 ، بالإضافة إلى خيارات المتظاهرين لوحدات الصواريخ المرتجعة والحاجة إلى تنفيذها. ستوفر المرحلة الأولى المرتجعة MRKS-1 مستوى عالٍ من الأمان والموثوقية وتتخلى تمامًا عن تخصيص المناطق التي تسقط فيها الأجزاء القابلة للفصل ، مما سيزيد بشكل كبير من كفاءة تنفيذ البرامج التجارية الواعدة. يبدو أن المزايا المذكورة أعلاه بالنسبة لروسيا مهمة للغاية ، كما هو الحال بالنسبة للدولة الوحيدة في العالم التي لها موقع قاري من الكواكب القائمة والواعدة.
تعتقد TsAGI أن إنشاء مشروع MRKS-1 هو خطوة نوعية جديدة في تصميم المركبات الفضائية الواعدة القابلة لإعادة الاستخدام للإطلاق في المدار. تلبي هذه الأنظمة تمامًا مستوى تطور الصواريخ وتكنولوجيا الفضاء في القرن الحادي والعشرين ولديها مؤشرات أعلى بكثير من الكفاءة الاقتصادية.
